专利名称：一种便携式痕迹探测光谱成像仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式痕迹探测光谱成像仪，属于光机电一体化领域和光谱成像领域。
背景技术：
痕迹检验技术是刑事科学技术和司法检验技术的重要组成部分，同时，在行政执法和处理民事纠纷方面也有广泛运用。现代痕迹技术应用专门的技术方法，对与犯罪事件有关的人或物留下的痕迹进行勘验和鉴定，例如对手印、脚印、牙印、枪弹痕迹、工具痕迹、车辆痕迹、整体分离痕迹以及其他特殊痕迹的检验。痕迹检验的主要任务在于发现、提取和保全各种痕迹；研究痕迹形成的机制及其与犯罪事件的联系；进行同一认定以确定痕迹是否属某一特定人或物所遗留。目前传统的痕迹检验主要采用荧光粉末、结合粉末显现法、502胶熏显染色法、颗粒剂显现法、悬浮液法显现法等传统探测方法，以及化学分析和DNA检测等技术手段，其灵敏度低，而且容易损坏检材，越来越不适合现代痕迹检测的需求。光技术具有灵敏度高且不损坏检材的特点，所以，对于很多痕迹物证的勘查、检验，各种光学检测法是例行的第一步，光谱成像技术将成像技术与光谱技术结合在一起，在获取目标的二维空间信息的同时，也获得了目标的特征光谱信息，形成数据立方体，大大提高了检验的准确性。然而，国内外现有的采用光谱成像技术进行痕迹探测的方式，主要是将样本采集后，在实验室环境下进行探测与识别，造成检测周期长，不适合现场检测。基于此，如何发明一种便携式痕迹探测光谱成像仪，携带方便，可以实时显示检测结果，而且灵敏度高、不损坏检材，是本发明主要解决的问题。
发明内容
本发明为了解决目前还没有一种高灵敏度、便携式痕迹检测仪器的问题，提供了一种便携式痕迹探测光谱成像仪，具有灵敏度高、携带方便、实时输出检测结果的优点。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现
一种便携式痕迹探测光谱成像仪，包括主机外壳、设置在主机外壳内的光机组件、处理器、电源模块、以及设置在所述主机外壳外侧的物镜，所述的光机组件包括依次连接的中继镜前组、液晶可调谐滤光片、中继镜后组、以及阵列式固体探测器，所述物镜与中继镜前组连接，所述处理器分别与液晶可调谐滤光片、阵列式固体探测器、电源模块连接，中继镜前组、中继镜后组、物镜三者的光轴重合，液晶可调谐滤光片的中心位于所述的光轴上，且液晶可调谐滤光片与该光轴垂直。为了能够实时输出检测结果，所述的光谱成像仪还包括与处理器连接的显示屏。进一步的，为了方便操作，以及向处理器输入控制命令，所述的显示屏为液晶触摸
屏。 又进一步的，所述的光机组件还包括底板，所述底板上设有用于固定液晶可调谐滤光片的固定架，固定架的前壁和后壁分别留有通光孔。优选的，为了使光谱仪适配多种物镜，所述的成像仪还包括转接座，所述转接座一端与物镜连接，另外一端与中继镜前组连接。进一步的，所述的转接座为筒状，其一端为标准C接口，用于连接物镜，另外一端车有内螺纹，所述中继镜前组设置于转接座内，且中继镜前组的轴肩上车有与所述内螺纹相匹配的外螺纹。相应的，所述的转接座固定在所述固定架的前壁上，中继镜后组固定在所述固定架的后壁上。
所述的中继镜前组与中继镜后组对称设置在液晶可调谐滤光片的两侧，为液晶可调谐滤光片提供一段平行光路，可有效消除液晶可调谐滤光片自身引起的色差。其中，所述的阵列式固体探测器为CCD阵列、CMOS阵列、或者光电二极管阵列。所述的中继镜前组与中继镜后组为双远心系统。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明的便携式痕迹探测光谱成像仪，采用嵌入式处理器实时采集处理图像，并可以实时输出显示，具有实时性，而且仪器体积小，携带方便，可以携带至现场采集，室内、野外均可使用，结合现场输出结果的特点，给使用带来极大的方便，采用光技术进行检测，具有灵敏度高且不损坏检材的特点，结合成像技术和光谱技术，在获取目标的二维空间信息的同时，也获得了目标的特征光谱信息，形成数据立方体，大大提高了检验的准确性；具有发现痕迹报警功能，减少了由于操作人员主观原因造成的误判。结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
图I是本发明所提出的便携式痕迹探测光谱成像仪的一种实施例结构示意 图2是图I中主机外壳I内部结构示意 图3是图2中光机组件2的结构示意 图4是实施例一中的便携式痕迹探测光谱成像仪的光路 图5是图2中光机组件2的爆炸图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细地说明。实施例一，参见图I、图2所示，本实施例的一种便携式痕迹探测光谱成像仪，包括主机外壳I、设置在主机外壳I内的光机组件2、处理器3、电源模块4、以及设置在所述主机外壳I外侧的物镜6，参见图3所示，所述的光机组件2包括依次连接的中继镜前组21、液晶可调谐滤光片22、中继镜后组23、以及阵列式固体探测器24，所述物镜6与中继镜前组21连接，所述处理器3分别与液晶可调谐滤光片22、阵列式固体探测器24、电源模块4连接，参见图4所示，中继镜前组21、中继镜后组23、物镜6三者的光轴重合，液晶可调谐滤光片22的中心位于所述的光轴上，且液晶可调谐滤光片22与该光轴垂直。为了能够实时输出检测结果，参见图I所示，本实施例的光谱成像仪还包括显示屏7，该显示屏与处理器3连接，为了方便操作，以及向处理器输入控制命令，所述的显示屏为液晶触摸屏，该液晶触摸屏包含人机交互界面，操作人员可以通过触摸屏对处理器3进行控制，完成对处理器的各项操作。处理器3优选采用嵌入式处理器，液晶可调谐滤光片22和阵列式固体探测器24的运行指令均由处理器3发出，数据可以通过USB通信模块传输。其中阵列式固体探测器24的采集的图像数据也通过同一 USB通信模块传回处理器3，存储于存储器中。液晶可调谐滤光片22和阵列式固体探测器24同步控制，阵列式固体探测器24比液晶可调谐滤光片22延迟一段时间，具体为液晶可调谐滤光片22的调谐稳定时间，每调整一次液晶可调谐滤光片22，待稳定后阵列式固体探测器24曝光一次。所述的阵列式固体探测器24可以为CCD阵列、CMOS阵列、或者光电二极管阵列。本实施例的成像仪还具有发现痕迹报警功能，通过设置一报警单元，与处理器3连接，当处理器3发现痕迹时，控制报警单元报警。 本实施例的便携式痕迹探测光谱成像仪的工作原理是由物镜6、中继镜前组21、中继镜后组23组成的光学成像系统将待分析目标成像，像面位置与中继镜前组22的物方焦面重合，此时中继镜前组22将目标光束准直，即在中继镜前组22后面的光束为平行光束。在中继镜前组22后的平行光路中放置液晶可调谐滤光片22，通过调整驱动电压，可以改变液晶可调谐滤光片22的透过中心波长，也即液晶可调谐滤光片22在控制信号控制下只通过特定光谱段的光信号。在液晶可调谐滤光片22后放置中继镜后组23，中继镜后组23将经过滤的平行光束会聚成像，该成像面与阵列式固体探测器24的靶面重合，从而阵列式固体探测器24可以得到经液晶可调谐滤光片22过滤的单色图像。阵列式固体探测器24接收到的光谱图像信号通过处理器3中的图像采集单元转换成数字图像存贮在存储介质中。处理器3发出指令通过液晶可调谐滤光片22的控制板调节加在液晶可调谐滤光片22上的电压，改变液晶可调谐滤光片22透过的中心波长。需要说明的是，本实施例的便携式痕迹探测光谱成像仪也可外接计算机对本仪器进行控制。此外，本仪器可以采用两种工作模式，第一种模式为目标搜索模式，将液晶可调谐滤光片22设置在某一特定波长，阵列式固体探测器24对目标成像，此时可以移动主机，对不同目标进行单色成像，此方式完成对可以目标的搜索，当发现可以目标时，系统会在显示图像中进行提示。第二种模式为光谱成像模式，当锁定目标后，将主机位置固定，调整液晶可调谐滤光片22的透过波长，进行不同谱段序列图像的采集和保存，可利用主机上携带程序对光谱图像进行分析，也可将采集图像下载至计算机进行进一步分析。而且，本分析仪在光谱成像过程中可实现自适应曝光时间调整，以达到最大的信噪比。在本实施例中采用液晶可调谐滤光器作为光谱图像获取元件，通过电调谐的液晶可调谐滤光片22，相比传统机械旋转滤光片方式，不需要多次循环转轮获取一组窄带宽的光谱图像，可快速实现波段调谐，有较高的空间分辨率和光谱分辨率。本光谱成像仪在光谱获取模式下，液晶可调谐滤光器按照固定步长谱段间隔对进入后端阵列式固体探测器的光进行滤光，而阵列式固体探测器即可依次接受经过过滤的窄带光谱，通过一次扫描即可实现一种无运动部件静态的全谱段光谱数据的采集。参见图5所示，为本实施例中给出的光机组件2的一种具体装配图，为了方便将光机组件2固定在主机外壳I内，以及增加固定的稳固性，防止搬动仪器时破坏到光学器件，还包括底板8，且所述底板8上设有用于固定液晶可调谐滤光片22的固定架9，固定架9的前壁和后壁分别留有通光孔91，其口径大小优选与中继镜前组21或中继镜后组23与其连接一端的口径相吻合。将底板8使用螺钉或其他固定器件固定在主机外壳I内。中继镜前组21和中继镜后组23两组结构完全相同，可互换，二者对称放置，中继镜前组22起到将目标光束准直的作用，中继镜后组23起到将经过滤的平行光束会聚成像的作用。为了增强光谱成像仪的适用范围，所述的成像仪还包括转接座10，所述转接座10一端与物镜6连接，另外一端与中继镜前组21连接。物镜6为普通照相物镜，可为商用摄影镜头或工业镜头，接口为标准C接口公口，或者可通过转接座10转换为标准C接口。物镜6与主机外壳I上的标准C接口的母口连接。进一步的，所述的转接座10为筒状，其一端为标准C接口，用于连接物镜6，另外一端车有内螺纹，所述中继镜前组22设置于转接座10内，且中继镜前组的轴肩11上车有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，便于将中继镜前组22与转接座10固定。将转接座10固定在所述的固定架9的前壁上，可以使用紧定螺钉或者其他固定件进行固定，转接座10与固定架9的前壁的连接处优选设置有转接座垫片12，以保护中继镜前组22。由于中继镜后组23无需连接转接座，因此，可以将其固定在所述固定架9的后壁上。 所述的中继镜前组与中继镜后组设计采用物方和像方双远心系统设计，进而可以匹配不同出瞳位置的标准C接口前置镜头，放大率为-I。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种便携式痕迹探测光谱成像仪，其特征在于包括主机外壳、设置在主机外壳内的光机组件、处理器、电源模块、以及设置在所述主机外壳外侧的物镜，所述的光机组件包括依次连接的中继镜前组、液晶可调谐滤光片、中继镜后组、以及阵列式固体探测器，所述物镜与中继镜前组连接，所述处理器分别与液晶可调谐滤光片、阵列式固体探测器、电源模块连接，中继镜前组、中继镜后组、物镜三者的光轴重合，液晶可调谐滤光片的中心位于所述的光轴上，且液晶可调谐滤光片与该光轴垂直。
2.根据权利要求I所述的成像仪，其特征在于所述的成像仪还包括与处理器连接的显示屏。
3.根据权利要求2所述的成像仪，其特征在于所述的显示屏为液晶触摸屏。
4.根据权利要求I所述的成像仪，其特征在于所述的光机组件还包括底板，所述底板上设有用于固定液晶可调谐滤光片的固定架，固定架的前壁和后壁分别留有通光孔。
5.根据权利要求4所述的成像仪，其特征在于所述的成像仪还包括转接座，所述转接座一端与物镜连接，另外一端与中继镜前组连接。
6.根据权利要求5所述的成像仪，其特征在于所述的转接座为筒状，其一端为标准C接口，用于连接物镜，另外一端车有内螺纹，所述中继镜前组设置于转接座内，且中继镜前组的轴肩上车有与所述内螺纹相匹配的外螺纹。
7.根据权利要求6所述的成像仪，其特征在于所述的转接座固定在所述固定架的前壁上，中继镜后组固定在所述固定架的后壁上。
8.根据权利要求I所述的成像仪，其特征在于所述的中继镜前组与中继镜后组对称设置在液晶可调谐滤光片的两侧。
9.根据权利要求I所述的成像仪，其特征在于所述的阵列式固体探测器为CCD阵列、CMOS阵列、或者光电二极管阵列。
10.根据权利要求I所述的成像仪，其特征在于所述的中继镜前组与中继镜后组为双远心系统。
全文摘要
本发明公开了一种便携式痕迹探测光谱成像仪，包括主机外壳、设置在主机外壳内的光机组件、处理器、电源模块、以及设置在所述主机外壳外侧的物镜，所述的光机组件包括依次连接的中继镜前组、液晶可调谐滤光片、中继镜后组、以及阵列式固体探测器，所述物镜与中继镜前组连接，所述处理器分别与液晶可调谐滤光片、阵列式固体探测器、电源模块连接，中继镜前组、中继镜后组、物镜三者的光轴重合，液晶可调谐滤光片的中心位于所述的光轴上，且液晶可调谐滤光片与该光轴垂直。本发明的便携式痕迹探测光谱成像仪，可以实时输出显示结果，具有实时性，仪器体积小，携带方便，而且还具有灵敏度高且不损坏检材的优点。
文档编号G01J3/28GK102680100SQ201210192158
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者于翠荣, 刘世杰, 夏玮玮, 潘冬宁, 王新全, 陈友才, 黄旻, 齐敏珺 申请人:青岛市光电工程技术研究院